Minitab-DOE操作说明(全因子实验范例)
Minitab DOE操作說明:
範例:
全因子實驗設計法
3因子2水準實驗設計:
因子—A. 時間 ,B.溫度 ,C.催化劑種類
Step 1:決定實驗設計
開啟Minitab R14版
1. 選擇Stat > DOE > Factorial > Create Factorial Design
2. 點擊
因所要討論的因子有三個 , 由表中可以作二種選擇: 選擇Ⅲ作4次實驗 選擇Full 作8次實驗
一個三因子2水準的設計共有23 (或8) 種可能的組合 , 一個包含所有可能組合的設計 , 即稱之為全因子設計(Full Factorial Design) ,好處是可避免交絡(Confounding)的情況 ,也就是所有因子的效應無法與其它的效應明確分辨出來 ; 然而 ,使用較少的組合設計稱 之為部份因子設計(Fractional Factorial Design)
此範例決定是全因子設計 , 因在化學工廠內 , 要控制這些因子(時間/壓力/催化劑種類) 並不耗費時間及成本 , 且實驗可在非尖峰時間進行 , 避免打斷生產線的進度 , 如果這 實驗所需成本很高或困難執行 , 你可能需做不同決定。
3. 點擊
回到主對話框中
4. 選擇
5. 點擊, 選取Full factorial
6. 在Number of replicates選項中選2 , 按
Step 2:因子命名與因子水準的設定
因子水準的設定可以是文字或數值
若因子為連續性→使用數值水準設定 ,可為量測的任意值(ex.反應時間) 若因子為類別變數→使用文字水準設定 ,為有限的可能值(ex.催化劑種類)
, 建議數值儘可能分開:
1. 點擊按鈕
2. 輸入因子名稱及水準 , 完成後按Create Factorial Design主對話框
1. 按
2. 在Base for random data generator的欄位 , 輸入9 , 可控制隨機化的結果 ,讓每次 都可得到一致的模型
3. 確定有選取Store design in worksheet的選項後 ,並按4. 回到Create Factorial Design主對話框按, 就會產生設計的內容並儲存在工作表單 中
Step 4:瀏覽設計的內容（直交表形成）
若要切換工作表單以RanOrder/StdOrder以及Coded/Uncoded的呈現 , 可由功能表Stat →DOE →Display Design來選擇
另外若要修改因子名稱或設定 , 有兩種方式： (1)可由功能表Stat →DOE →Modify Design來選擇 (2)直接修改資料視窗中相對的因子列
Step 5:資料收集與輸入
1. 在資料視窗中C8的變數名稱位置輸入Yield
2. 可將此實驗工作表列印出來並收集數據結果
Step 6:篩選實驗
目的是利用效應圖來選取對於提高產能較大效應的因子 配置一個模型(Fit a model)
1. 在功能表點選Stat →DOE →Factorial →Analyze Factorial Design 2. 在3. 點取
4. 繪製) 及Pareto(柏拉圖) ,協助找到顯著因子
5. 按 ,回到Analyze Factorial Design 主對話框 ,再按主對話框 ,即會將分析 效應圖(Effect Plots)
Normal(常態機率圖) Pareto(柏拉圖)
確認重要的效應
因使用為全因子設計 ,故包含3個單一之主效應、3個二次的(two-way)交互作用及1個三次的(three-way)交互作用
Step 7:配置一個較簡單的模型
接下來 ,要由全因子模型所找到的重要因子再重新設定一個較簡單的模型 ,也就是去除不顯著之因子 ,評估適合度、圖示解析及殘差分析
1.
Start
→DOE →Factorial →Analyze Factorial Design 2. 選取
3. 設定內容
4. 按 ,回到Analyze Factorial Design主對話框
5. 點取
,取消勾選Normal 與Pareto 圖
6. 勾選
Four in one相關分析圖 ,按
7. 按Analyze Factorial Design的主對話框
分析的結果會列在程序視窗中 , 主效應是否選取適當?? 設定的模型是否恰當??
Step 8:評估調整後的模型
而殘差分析圖的結果也是令人滿意的
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Step 9:結論之描述
因子圖(Factorial Plots)
以繪製主效應圖(Main Effect Plot)及交互作用圖(Interaction Plot)可以用目視的方法來決定效應分析
1. 點選功能表Stat →DOE →
2. 勾選Main Effects Plot ,再按下
3. 在Response 輸入Yield
4. 將顯著因子B(Pressure)及自Available 欄位中
2. 勾選Interaction Plot ,再按下, 重複3與4步驟
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檢視繪圖內容
在繪圖視窗中會個別列出主效應圖及交互作用圖
--主效應圖
(Main Effects Plot)
分析 压力图(Pressure Plot)
→
比较压力在高及低水平设定的差异
催化剂图(Catalyst Plot)→比较催化剂在两种类别的差异
(1)由图中显示 ,差异性比较:催化剂主效应>压力主效应 ,也就是说催化剂斜率的绝对值 大于压力斜率的绝对值 ,由于Yield 为望大值(越大越好) ,故压力在4大气压较1大气 压有较高的良率 ; 催化剂的种类使用A 较B 有较高的良率
(2)若因子之间没有交互作用存在 ,由主效应图即可找到使良率较高的最佳组合 ,此范例 有BC 交互作用显著差异存在 ,故接下来再由交互作用图来分析
--交互作用圖(Interaction Plot)
分析
交互作用圖可看出因子間水準設定互相造成之衝擊性 ,有加乘或抵消作用
(1)由圖中顯示 ,不論壓力值在1大氣壓或4大氣壓 ,使用A 催化劑的Yield 皆大於B 催化
劑 ;但是以A 催化劑而言 ,壓力設定在4大氣壓比1大氣壓有明顯Yield 變化
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(2)綜合以上分析 ,使Yield 最大的最佳組合為壓力4大氣壓與A 催化劑
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